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干货分享:热插拔浪涌电流控制方案解析


工程师在谁研发控制电路过程中经常会用到热插拔浪涌电流控制电路。其功能就是限制充电电流,同时进行滤波。然而在设计方案过程中,合理选择病设计热插拔浪涌电流控制电路方案是至关重要的。本文就由小编为大家科普两种不同的热插拔浪涌电流控制电路设计方案。

交错引脚法

交错引脚法是目前最常用到的热插拔浪涌电流控制技术之一,有的工程师也习惯性的将其称为“预充电引脚法”。可以说,这种方法是最基本的热插拔浪涌电流控制方案,从物理结构上引入一长、一短两组交错电源引脚,在长电源引脚上串联了一个预充电电阻,以此起到控制作用。当板卡插入背板时,长电源引脚首先接触到电源,通过预充电电阻为插入板卡负载电容充电,并进行滤波和充电电流限制,板卡将要完全插入时,短电源引脚接入电源,从而旁路连接在长电源引脚的预充电电阻,为插入板卡供电提供一个低阻通道,信号引脚在插入板卡的最后时刻接入。板卡从背板拔出时,控制过程正好相反,长电源引脚最后与背板分离,通过预充电电阻为板卡负载电容放电。

然而,这种最基础的热插拔浪涌电流控制方法,也同样具有较大的弊端。在实际的应用过程中,交错引脚法不能控制负载电容的充电速率,除此之外,预充电电阻的选择必须权衡预充电流和浪涌电流,如果电阻选择不合理,会影响系统工作。交错引脚方案需要一个特殊的连接器,这将会给选型设计带来一定的困难。

热敏电阻

接下来要为大家介绍的第二种常用到的热插拔浪涌电流控制方案,是热敏电阻法。顾名思义,所谓的热敏电阻法指的是采用一个负温度系数(NTC)热敏电阻配合一个外部MOSFET使用,其工作原理是NTC热敏电阻置于功率MOSFET尽可能近,热敏电阻上的温度与功率MOSFET外壳的温度直接成正比,控制MOSFET栅极电压控制器的开关门限输入电平与热敏电阻上的温度成反比。当板卡在背板上进行热插拔时,MOSFET在瞬时浪涌电流的作用下温度升高,NTC热敏电阻上的温度随着升高,栅极电压控制器开关门限电平下降,来达到对板卡热插拔时浪涌电流控制。

在采用热敏电阻法进行热插拔浪涌电流控制的电路设计时,有一个非常关键的问题需要各位工程师们进行注意,那就是当板卡连续反复插拔时,电路中的热敏电阻可能没有足够的冷却时间,从而在随后的热插拔事件中不能有效限制浪涌电流。同时需要考虑NTC热敏电阻的反作用时间引起的长期可靠性问题,板卡环境温度及热敏电阻自身因素对可靠性设计带来的问题。

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